Yb Pt Si - Type Yb Pt Si - Type

Kapitel 4Makroskopische Eigenschaften vonFestkörpern und Grenzflächen4.1 Metalle, Halbleiter und Isolatoren4.1.1 MetalleDie Bedeutung von Metallen im täglichen Leben ist herausragend. Ein Verständnis des physikalischenVerhaltens ist dagegen sehr oft ohne quantenmechanische Vorstellungen und Modellenicht möglich. Im Folgenden wird nun eine kurze Darstellung über wichtige auftretendePhänomene gegeben. Gleichzeitig wird auf die Vorlesungen über Festkörperphysik I und IIverwiesen, in denen viele der andiskutierten Aspekte ausführlicher besprochen werden.Eine Welt ohne Metalle ist schwer vorstellbar, da deren Gebrauch viele tausend Jahre indie Menschheitsgeschichte zurückreicht und ganze Perioden nach Metallen benannt wurden.Anwendungsbeispiele von heute reichen von Hochspannungsleitungen bis Verdrahtungen aufICs (< 30 µm), von Eisenbahnbrücken bis zu den sprichwörtlichen Pflugscharen aus hochleistungsfähigenMetallkombinationen und vieles mehr. Für letztere Gruppe von Werkstoffenist vor allem deren Belastbarkeit (mechanische Spannungen und Dehnungen) von Bedeutung.Als Beispiel sei hier eines der leistungsfähigsten Materialien – der hochlegierte Stahl MP35N– angeführt, dessen Zugfestigkeit, ausgedrückt durch den Parameter Y 2,0 ≈ 2200 N/mm 2(yield strength) etwa 10 mal so hoch ist als für einfachen Baustahl. Dieses Material bestehtaus 35 % Co, 35 % Ni, 20 % Cr und 10 % Mo, enthält aber kein Fe!Atome, die Metalle konstituieren, sind durch eine geringe Anzahl von Elektronen in deräußeren Schale charakterisiert. Die zur Abspaltung dieser Außenelektronen nötige Ionisierungsenergieist ebenfalls klein (E ion < 10 eV).Metalle ordnen sich zu einem Metallgitter aus positiv geladenen Atomrümpfen, währenddie Elektronen der äußersten Schale (= Leitungselektronen) über das ganze Gitter verteiltsind. Keines dieser Elektronen gehört mehr zu einem bestimmten Kern, diese Elektronen sindfrei beweglich, also nicht an bestimmte Energieniveaus (Orbitale) gebunden, sie befinden sichim “Leitungsband“ und bilden das “Elektronengas” (siehe auch den folgenden Abschnitt,bzw. Festköperphysik I).169